搭载亿华通氢燃料电池系统的919公交车德胜门总站
德胜门站,古老的灰色箭楼旁,往来穿梭的浅绿汽车倍显活力。“在冬奥会服役时,因为要腾出空间放置运动员的雪橇雪板,车上的座位没有这么多。”一踏上919快线车,北京公交集团客八分公司科技信息部副经理汪大维就打开了话匣子,他指着车辆后排的座椅接着介绍,“将这些拆除的座椅复位后,整辆车可搭载乘客50人。”这些经历冬奥考验的车辆在保持其卓越性能的同时,也从乘客出发,在各个细节上进行了升级改造:遮阳帘、刷卡机……最大的变化体现在驾驶室里:前窗一角一个圆圆的摄像头捕捉着驾驶员的一举一动,当驾驶员出现异常行为时,系统会自动报警提示并上传到管理系统,以便管理人员在后台监控。车辆正前方配备的道路预警装置能对路况进行实时研判,并为驾驶员提供驾驶指导。“这些电子设备都是第一次在公交车上启用,未来我们将视运行情况在更大范围内推广。”
硬件升级的同时,人员的培训也在第一时间跟上。汪大维说,所有919快线的驾驶员都接受了培训,掌握氢能的有关知识,进行氢能源泄漏等紧急预案的演练。正式投入运营前,所有驾驶员还进行了空车演练,适应操作流程和驾驶视野。
场站里,开了13年公交车的驾驶员李彦斌正细细检查着车辆,为再次出发做准备。冬奥会期间,他就曾开着这款车负责延庆赛区运动员和媒体记者的接驳。“对于我们老司机来说,这车上手并不难。”有机会把车从冬奥会开回自己熟悉的工作岗位,他的语气中难掩激动,“没有噪音,起步特别平稳,视野也好。”李彦斌第一次开着这车上路就感觉到了不一样。“爬坡的时候感觉特别有劲儿。以前一进山,开到40多迈,就感觉跑不动了。现在不管是平路山路,都感觉动力源源不断。”加氢的简单操作更是减少了他的后顾之忧。“跟日常加油差不多。”李彦斌说,打开车身侧面的小盖子,插入加氢枪,15到20分钟就能把车加满。“我一天差不多跑两个来回,一次加满的氢气一天用不完。”
搭载亿华通氢燃料电池系统的919公交车
下午4时左右,前往延庆的乘客正有序上车。“让我们普通市民也能享受到冬奥成果,是一件特别有意义的事情。”乘客马女士家住延庆,经常乘坐919快线进城办事,她最大的感受是更舒服了。“之前坐在车上总是隐隐约约地能听到噪音,想睡会儿都睡不踏实;但是这车特安静,往返途中能踏实补个觉。”也有乘客为车优良的“减碳”表现点赞,“零排放,零污染,真正实现了绿色出行。”
汪大维说,客八分公司共接收了169辆氢能源客车,除了安排在919快线外,还有55辆车分配在延庆区域公交线路。据统计,从投入运营到今年1月,169辆氢燃料车共计行驶超过624万千米,同比减少二氧化碳排放约542.4万千克。
奔驰在路上,绿色大巴继续守卫着首都的蓝天白云。
注入更多国产基因
2022年3月3日,大兴区百利威物流园里一片热闹。崭新的红地毯两侧,100台福田智蓝4.5吨氢燃料电池冷藏车气宇轩昂,车头系着大红花,正蓄势待发——它们是全国最大批量用于商业运营的氢能冷链物流车辆,预示着冷链物流开始进入氢能时代。相比柴油车,这批氢燃料电池冷藏车的投用每年可减少300万千克的碳排放。
“物流业使用新能源车是首都发展的新要求。电动冷藏车为了满足夏天物流的保鲜要求,在低温运行时需要耗费大量的电,使其运行里程受到很大限制。”李飞强说,氢燃料电池车则免除了这一困扰,以北京投入使用的这批产品为例,加氢时间小于5分钟,行驶里程可达约400千米,完全能够保障车辆的出勤率和物流使用需求。
——这并不是亿华通的唯一作品。北京冬奥会之后,亿华通不断拓展新的应用场景,2022年8月26日,世界新能源汽车大会上,一台氢燃料电池重型卡车格外引人注目。吸引人的除了它庞大的体型,还有它低碳的内核——这款长续航、高功率的重卡,搭载了亿华通研发的全球首款240千瓦氢燃料电池发动机,成为亿华通新一代产品的最佳代表。
福田搭载亿华通240kW燃料电池系统的49吨重卡,续航里程超过1000公里
与上一代的“冬奥产品”相比,新一代产品不仅继承了低温快速启动的优良表现,同时被写入了更多的国产基因,并被赋予了更长久的使用寿命。“我们产品的国产化经历了‘由表及里’的过程。从整车的动力系统到燃料电池系统,再推进到电堆以及电堆的核心零部件。”李飞强说,“冬奥产品”作为公司的第二代产品,已经实现了双极板和膜电极以外的电堆组件的国产化;到了第三代,公司的目标是实现双极板和膜电极的“中国造”。
这次挑大梁的是公司电堆技术高级经理徐云飞。“系统的设计参数与材料选择密切相关。因此,我们选择了‘两条腿’走路:提高电堆国产化比例与优化电堆表现同步推进。”徐云飞说,这意味着,他们要同时啃下两块“硬骨头”。
精益求精,永无止境。“从膜电极和双极板的设计入手,我们先后制定了很多轮的优化方案。其中,双极板大概迭代了40多轮,膜电极优化了将近10轮。”黎明前的艰难摸索,徐云飞至今历历在目。实现核心部件的国产化,首先要找到合适的材料。为此,团队遍访原材料的供应商,一开始的测试结果却让他们心灰意冷。
团队把用在自己身上的狠劲儿和韧劲儿拿了出来,“逼”着供应商从源头一点点优化,纯度、平整度、均匀度……每个指标都细细打磨。很多时候,供应商都抱怨“已经到了极限”,而团队的回应永远是“还能不能更好一点儿”。
选材只是漫漫征程的第一步,挡在他们前面的最大难题是“水平衡”。徐云飞解释,对于氢燃料电池的发动机来说,水的存在很微妙:一方面,在电堆内部,质子交换膜需要一定量的水来维持质子的传导;而另一方面,水量太多,会影响氢气、氧气的传输。业内认为,如何寻找到最佳平衡点是提高电堆寿命、优化电堆表现的关键;而电堆的表现直接影响了发动机的使用寿命,因而破解“水平衡”难题也成了国内外争相攀登的技术高峰。
一次次的失败铺就了通向成功的道路。通过文献调研、试验验证,团队采用的交流阻抗、综合热管理等自主集成技术最终研发成功,实现了氢燃料电池发动机氢、空、水、热、电等内部系统高效协同控制,使得电堆的使用寿命比之前提高了60%。
然而,这并不是技术创新的终点。瞄准质子交换膜国产化的最新一代产品已在酝酿测试中,“作为国内氢燃料电池研发与产业化领军企业,让世界看到中国产品的魅力,我们责无旁贷。”李飞强说。
多知一点
解密氢燃料电池汽车
氢燃料电池汽车是指搭载有氢燃料电池发动机的汽车,其基本工作原理是氢气、氧气发生电化学反应,输出水、电、热,全过程不会产生任何的污染物和碳排放。氢燃料电池发动机的零部件主要有质子交换膜、双极板、碳纸、催化剂涂覆膜、空压机、氢气循环泵、膜电极等。
其中,质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使质子经过膜从阳极到达阴极,与外电路的电子转移构成回路,向外界提供电流,因此,质子交换膜性能的好坏直接影响电池的使用寿命。膜电极、碳纸、催化剂这三个零部件的作用是将燃料气体的化学能转化为电能。双极板被称为燃料电池电堆的“骨架”,主要作用是提供氢气、氧气和冷却液流体通道。如果说氢气是燃料电池的“血液”,氢气循环系统就是“强心肌”,可以保障“血液”上下流通。
文章来源:北京日报3月2日第12版